174000. lajstromszámú szabadalom • Készítmény acélok hőkezelésére
3 174000 4 A szenités mechanizmusa a cementáló szer összetételével és az alkalmazott technológiával változik. A szilárd közegben végzett cementálásnál a kezelendő munkadarabot szilárd cementáló közegbe ágyazzák és lezárt dobozban, megfelelő hőmérsékletű kemencében hőntartással kezelik. A szilárd cementálószerek leggyakrabban valamilyen szénféleséget (korom, koksz, faszén stb.), alkáli- és/vagy földalkáli karbonátokat, cianidokat, ritkábban oxalátokat, formiátokat, ferrokrómot stb. tartalmaznak. A szilárd közegben történő cementálásnál a cementálást a bevitt elemi szén és a szénmonoxid végzi. A gázfázisú cementálás során a kezelendő mun kadarabot alkalmas berendezésben, szénmonoxidot és szénhidrogént tartalmazó gázeleggyel érintkeztetik, megfelelő hőmérsékleten és nyomáson. A cementálás sebessége és mélysége az alkalmazott hőmérséklet, a széndioxid-szénmonoxid arány és az acélötvözet széntartalmának függvénye. Folyékony közegben végzett cementálás során a munkadarabot speciális fém, vagy kerámia falazatú tégelyben elhelyezett sóolvadékba teszik, és a kívánt cementálási mélységtől függően megfelelő ideig 870—950 °C hőmérséklet mellett kezelik. A sóolvadék legfőbb típusai a cianidos és ciánmentes fürdők, melyek elsősorban a szénforrás tekintetében különböznek egymástól. Sóolvadékban való cementálásnál elsősorban a vaskarbid képződése folytán keletkezik a szénben dús, felületi réteg. A cianidtartalmű fürdők alkáli-, földalkálikloridokat, cianidokat és karbonátokat tartalmaznak. E módszer alapvető hátránya azonban, hogy a reakció során mérgező anyagokkal kell dolgozni. A ciánmentes cementálásnál szénforrásként alkálikarbonátokat és karbidokat használnak fel. A reakciómechanizmus az alábbi: Me2C03= Me20 + C02 (Me jelentése = Li, Na, K) SiC = Si + C Si + C02=Si02 + C C02+C-2C0 3Fe + 2CO ^ Fe3C + C02 Si02+ Me20= Me2Si03 Összevont reakcióegyenlet: 12Fe + 3Na2 C03 + 3SiC = 4Fe3 C + Na2 Si03 + C02 Amint a reakcióegyenletekből látható, a cement képződést salakképződés kíséri. A ciánmentes cementálásnál, illetve a cementálószer készítésénél tehát lényeges, hogy a megfelelő széndioxid koncentrációt és a megfelelő C02/CO arányt biztosítsuk. A szakirodalomban általában cianidos cementálószerek összetétele található meg, a következőkben példaképpen ezek közül néhányat ismertetünk. Ismert cianidos készítmények: 1. 2. 3. BaCl2 15-40% 45-55% 35% NaCN 17-23% 7,5-12% 45% NaCl 20-30% max. 15%Na2C03 max. 30% max. 20%KC1-5,5-20% 10% SrCl2 — 2-10% 3% A jelenlegi, ciánmentes készítményeknél nehézséget jelent a felhasználásnál a gyakori utánadagolás szükségessége, és a cementálási teljesítmény alacsonyabb értéke. A találmány célkitűzése olyan készítmény kidolgozása, amely sóolvadékban való ciánmentes cementálást az eddiginél kedvezőbb módon tesz lehetővé. A találmány tehát olyan ciánmentes készítményre vonatkozik, amely a karbonát és karbid bomlásán túlmenően egyéb szénforrást is tartalmaz, a széndioxid koncentrációt állandó szinten tartó, gazdaságos üzemelést biztosító moderátorral, a cementáló fürdő azonnali aktivitását biztosító komponenssel, továbbá adott esetben járulékos hatást kifejtő alkotókkal együtt. A találmány szerinti készítmény tehát az ismert, hasonló típusú készítmények komponensei közül speciálisan megválasztott alkotókat, továbbá az ilyen készítményeknél új alkotókat tartalmaz. A találmány szerinti készítmény komponensei alkálikarbonátok (Li, Na, K), alkálihidroxidok (Li, Na, K), nem fémes elemek karbidjai (SiC, B4C), alkálikloridok szénféleségek (faszén, koksz, korom, grafit, aktív szén stb.) A cementálásnál a lítiumkarbonát — mely a találmány szerinti készítmény kötelező komponense — aktivátorként hat. Alacsonyabb hőmérsékleten bomlik hő hatására, mint a többi alkálikarbonát, ezáltal a cementáló fürdő aktivitása a cementálás hőmérsékletére hevülve maximális lesz, az egyébként szükséges aktiválási periódus (több óra) elmarad, ami főként szakaszos üzemnél növeli a termelés gazdaságosságát. Azt találtuk továbbá, hogy a komponens adagolása révén a magas hőmérsékleten az acél felülete nem oxidálódik, ami a keletkező lítiumszilikát védő hatásának tulajdonítható. A cementálási hőmérsékleten a nátriumkarbonát és/vagy káliumkarbonát bomlása adja a reakcióhoz szükséges széndioxid túlnyomó mennyiségét, mely a rendszerbe bevitt különféle módosulatú, illetve a karbidok bomlásából származó elemi szénnel szénmonoxiddá redukálódik, és az a vassal vaskarbidot képez. A káliumhidroxid és/vagy nátriumhidroxid a találmány szerinti készítmény egyensúlyi rendszerében a széndioxid szinten tartása következtében a S 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
